CN111823873B - 一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，属于计算、推算或计数的技术领域。该方法适用于前轮驱动的车辆，实时采集制动踏板行程和车轮转速，当驾驶员踩下刹车踏板进行制动时，VCU控制电机工作于能量回收模式，当踏板行程在空行程内并检测到有前轴车轮抱死时控制电机执行降扭操作，并以最佳滑移率为目标控制电机扭矩，当踏板行程大于空行程且前轴有车轮抱死ABS起作用时，VCU控制电制动不退出且以最大电制动力输出，通过电制动不退出的方式避免ABS工作时电机因电制动力卸载梯度不能快速推出退出的缺陷，既能使ABS作用时动作流畅迅速又能减小整车能耗。

Description

一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法

技术领域

本发明公开了一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，涉及并联能量回收电动汽车的整车控制技术，属于计算、推算或计数的技术领域。

背景技术

制动防抱死系统（Antilock Brake System，ABS）是在汽车制动时自动控制制动器制动力的大小以使车轮不被抱死而处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，进而保证车轮与地面的附着力在最大值。对于二十万以下的电动车，一般采用单电机前轮驱动系统和并联式机械结构的能量回收控制算法，制动踏板被踩下时，电制动和液压制动同时独立作用。为了防止电制动对液压制动的干扰，ABS工作时要求电制动以最快的速度退出。然而，电制动力卸载因梯度限制需要一定时间才能到降到零值，在这段时间内电制动力对液压制动力或多或少会有干扰，影响防抱死效果。对于电动前驱车而言，ABS工作时电制动力卸载滞后会影响前轮防抱死效果，有可能在ABS作用初期使前轮抱死，影响制动安全。本申请旨在提出一种电制动不退出的制动防抱死控制方法。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，实现了ABS工作时电制动不退出，解决了ABS工作时电制动力滞后退出影响的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，适用于前轮驱动的车辆，实时采集制动踏板行程和车轮转速，当获取到制动踏板行程数据时控制电机工作于能量回收模式，当踏板行程在空行程内并检测到有前轴车轮抱死时控制电机执行降扭操作，并以最佳滑移率为目标控制电机扭矩，当踏板行程大于空行程且前轴有车轮抱死ABS起作用时控制电制动不退出且以最大电制动力输出。

进一步地，一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，最大制动力为电机在能量回收模式下以峰值负扭输出产生的制动力。

进一步地，一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，最大制动力通过读取表征电制动力与制动踏板行程、车速数学关系的二维表获得。

进一步地，一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，执行降扭操作所需的降扭数值根据发生抱死的前轴车轮的最佳滑移率确定。

更进一步地，一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，踏板空行程为0%—（M+N）%， M%为踏板空行程构造对应的行程，N%为液压制动的空行程，M和N的取值根据整车实际需求的制动性能选取。

实现上述制动防抱死控制方法的系统，包括：

装在制动踏板上的行程传感器，实时采集制动踏板行程；

安装在车轮上的转速传感器，实时采集车轮转速；及，

VCU，接收行程传感器输出的制动踏板行程数据、转速传感器输出的车轮转速数据、ABS系统反馈的使能状态信息，当获取到制动踏板行程数据时输出能量回收模式工作指令至电机，当制动踏板行程在空行程内并检测到有前轴车轮抱死时输出执行降扭操作的指令至电机，并以最佳滑移率为目标扭矩至电机，当制动踏板行程大于空行程且前轴有车轮抱死ABS起作用时输出电制动不退出且输出最大电制动力的指令至电机。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：本申请提出的制动防抱死控制方法对于前轮驱动采用并联能量回收的电动汽车尤其适用，电制动力与液压制动力虽然采用并联形式，但区别于传统的同时作用的控制方式，在对制动踏板适当改造的情况下，电制动力优先制动，在低附路面和对制动力要求较小的情况下，单纯依靠电制动力实现制动，当车轮抱死时只会出现前轮抱死，此时控制电机电制动扭矩即可退出抱死状态，在中高附路面电制动和液压制动叠加作用，当车轮抱死时通过液压制动调节实现制动防抱死功能，此方法通过电制动不退出的方式避免ABS工作时电机因电制动力卸载梯度不能快速退出的缺陷，既能使ABS作用时动作流畅迅速又能减小整车能耗。

附图说明

图1为单电机前轮驱动的电动汽车驱动系统和制动系统的示意图。

图2为本本发明制动防抱死控制方法的流程图。

图3为发明以整车控制器为核心的制动防抱死控制系统的框图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

对于一般单电机前驱的电动车，如图1所示，车辆装有整车控制器VCU、制动助力器、ABS控制器与执行器，车辆前轴装有电机和MCU组成的电驱动系统，当踩下制动踏板时，制动助力器启动并推动制动主缸，主缸液压力通过ABS执行器的四条制动管路分别向四个制动轮缸输出液压力，同时，前轴上的电机在制动踏板被踩下时进入能量回收模式并独立于ABS系统工作。

为了避免电制动滞后退出对防抱死效果的影响，本申请利用了具有空行程机械构造的制动踏板，建立了表征电制动力与制动踏板行程、车轮转速关系的二维表，通过实时采集制动踏板行程和车轮转速判断感知车辆行驶路面情形，并根据车轮抱死的可能依据二维表控制电机的降扭操作，且整个制动防抱死控制过程中保证电制动持续工作不退出，因此可以避免电制动力卸载因梯度限制滞后的缺陷。

将制动踏板设计为0%—30%（此值可根据整车实际需求的制动性能做调整）的空行程，踏板完全松开到完全踩下对应行程为0%—100%，空行程内制动踏板不推动制动助力器，此时整车制动力只有电制动，踏板开度超过空行程后推动真空助力器，此时液压系统参与制动，整车制动力为电制动和液压制动的叠加。由于刹车片与制动盘之间有间隙，即液压制动的空行程，记为N%，为了使电制动与液压制动衔接平顺，制动踏板行程0%—（30+N）%对应的电制动力为0%—100%。

建立上述二维表的具体实现方式为：建立一个z=f(x,y)的二维表，x为制动踏板行程，范围是0%—（30+N）%，y为车轮转速，范围是零到最高车速，z为电制动力，范围是0%—100%，当制动踏板行程达到（30+N）%时，无论车速大小，电制动力达到最大，即电机在能量回收模式下以峰值负扭输出，表中其它数据可根据整车实际需求的制动性能来标定。

如图2所示，本申请公开的制动防抱死的过程包括如下步骤：

步骤1：当驾驶员对车辆的制动力要求较小时，仅需踩下较小开度的制动踏板即可，此时液压制动系统不工作，即，VCU采集到制动踏板行程数据，VCU就控制车辆前轴上的电机控制器进入能量回收模式，电机对前轴反拖产生电制动力；

步骤2：当车辆在低附着均匀路面或对开路面行驶时，制动踏板行程有可能在30%空行程内，前轴会发生抱死，此时前轮抱死后轮未抱死，即，制动踏板行程≤(30+N)%且前轴有车轮出现抱死，行驶在对开路面时由于单侧路面附着率低，此时后轮未抱死，当VCU检测到前轮抱死时即控制电机控制器执行降扭操作，并以前轮15%—25%滑移率为控制目标控制电机扭矩，此种情形下，液压系统不参与制动；

步骤3：当车辆在中高附路面行驶时，制动踏板被深踩时，车辆前轴车轮可能发生抱死，即，制动踏板行程>(30+N)%且前轴有车轮出现抱死，若ABS被触发，则VCU控制电制动继续作用不退出，且电制动力达到最大，电机以峰值负扭输出，而ABS系统则根据传统的控制方式，即采用降压、保压、增压、保压的方式控制液压制动力，使四轮的滑移率都在15%—25%之间。

本申请公开的制动防抱死方法通过图3所示VCU系统实现。装在制动踏板上的行程传感器通过硬线反馈制动踏板行程数据至VCU，安装在车轮上的转速传感器通过硬线反馈车轮转速数据至VCU，ABS通过CAN总线反馈使能状态至VCU，VCU存储有前述表征电制动力与制动踏板行程、车速关系的二维表。

VCU根据制动踏板行程以及车轮转速数据判断车辆行驶路面的情况后实现电制动不退出的防抱死控制方法包括如下三种情形：

当驾驶员踩下制动踏板时，VCU向电机控制器发送能量回收模式的工作指令；

当制动踏板行程≤(30+N)%且有前轴车轮转速降低为0时，VCU判断车轮抱死，根据抱死车轮的目标滑移率(15%—25%)计算降扭数值，将包含降扭数值的降扭指令传输至电机控制器，电机控制器通过CAN总线实时反馈扭矩数据至VCU；

当制动踏板行程>(30+N)%且有前轴车轮转速降低为0时，VCU判断车轮抱死，在检测到ABS被触发时，读取二维表当前车速及制动踏板行程对应的电制动力，此刻获取电制动力最大值，输出电机以峰值负扭输出的扭矩指令至电机控制器。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其它的任何未背离本发明目的的所作的改变、修饰、替代、组合、简化方案均应为等效的置换方式且都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，其特征在于，适用于前轮驱动的车辆，实时采集制动踏板行程和车轮转速，当获取到制动踏板行程数据时控制电机工作于能量回收模式，当踏板行程在空行程内并检测到有前轴车轮抱死时控制电机执行降扭操作，并以最佳滑移率为目标控制电机扭矩，当踏板行程大于空行程且前轴有车轮抱死ABS起作用时控制电制动不退出且以最大电制动力输出。

2.根据权利要求1所述一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，其特征在于，所述最大电制动力为电机在能量回收模式下以峰值负扭输出产生的制动力。

3.根据权利要求1所述一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，其特征在于，所述最大电制动力通过读取表征电制动力与制动踏板行程、车轮转速数学关系的二维表获得。

4.根据权利要求1所述一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，其特征在于，执行降扭操作所需的降扭数值根据发生抱死的前轴车轮的最佳滑移率确定。

5.根据权利要求2所述一种并联能量回收电动汽车的制动防抱死控制方法，其特征在于，所述踏板空行程为0%—（M+N）%，M%为踏板空行程构造对应的行程， N%为液压制动的空行程，M和N的取值根据整车实际需求的制动性能选取。

6.实现权利要求1至5中任意一项所述制动防抱死控制方法的系统，其特征在于，包括：

装在制动踏板上的行程传感器，实时采集制动踏板行程；

安装在车轮上的转速传感器，实时采集车轮转速；及，

VCU，接收行程传感器输出的制动踏板行程数据、转速传感器输出的车轮转速数据、ABS系统反馈的使能状态信息，当获取到制动踏板行程数据时输出能量回收模式工作指令至电机，当制动踏板行程在空行程内并检测到有前轴车轮抱死时输出执行降扭操作的指令至电机，并以最佳滑移率为目标扭矩至电机，当制动踏板行程大于空行程且前轴有车轮抱死ABS起作用时输出电制动不退出且输出最大电制动力的指令至电机。

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